行为似乎显现出它是由粒子组成——它只能以量子形式被发射或吸收。同样地,海森堡不确定性原理意味着,粒子在某些方面行为像波样:它们没有确定位置,而是被“抹平”成定几率分布。量子力学理论是基于个全新数学基础之上,不再按照粒子和波动来描述实际世界;而只不过利用这些术语,来描述对世界观测而已。所以,在量子力学中存在着波动和粒子二重性:为某些目将波动想像成为粒子是有助,反之亦然。这导致个很重要后果,人们可以观察到两组波或粒子所谓干涉,也就是束波波峰可以和另束波波谷相重合。这两束波互相抵消,而不是像人们预料那样,迭加在起形成更强波(图4.1)。个熟知光干涉例子是,肥皂泡上经常能看到颜色。这是因为从形成泡沫很薄水膜两边反射回来光互相干涉而引起。白光含有所有不同波长或颜色光波,从水膜边反射回来具有定波长波波峰和从另边反射波谷相重合时,对应于此波长颜色就不在反射光中出现,所以反射光就显得五彩缤纷。
图4.1
由于量子力学引进二重性,粒子也会产生干涉。个著名例子即是所谓双缝实验(图4.2)。个带有两个平行狭缝隔板,在它边放上个特定颜色(即特定波长)光源。大部分光都射在隔板上,但是小部分光通过这两条缝。现在假定将个屏幕放到隔板另边。屏幕上任何点都能接收到两个缝来波。然而,般来说,光从光源通过这两个狭缝传到屏幕上距离是不同。这表明,从狭缝来光到达屏幕之时不再是同位相:有些地方波动互相抵消,其他地方它们互相加强,结果形成有亮暗条纹特征花样。
图4.2
非常令人惊异是,如果将光源换成粒子源,譬如具有定速度(这表明其对应波有同样波长)电子束,人们得到完全同样类型条纹。这显得更为古怪,因为如果只有条裂缝,则得不到任何条纹,只不过是电子通过这屏幕均匀分布。人们因此可能会想到,另开条缝只不过是打到屏幕上每点电子数目增加而已。但是,实际上由于干涉,在某些地方反而减少。如果在个时刻只有个电子被发出通过狭缝,人们会以为,每个电子只穿过其中条缝,这样它行为正如同另个狭缝不存在时样——屏幕会给出个均匀分布。然而,实际上即使电子是个个地发出,条纹仍然出现,所以每个电子必须在同时刻通过两个小缝!
粒子间
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